以初中物理实验教学培养学生科学探究能力

周 飞

(江苏省丹阳市实验学校 212300)

在传统物理课堂教学模式之下，为了完成教学目标，教师使用讲述法在课堂上讲解物理实验，学生实验操作相对较少，单纯根据实验现象聆听教师的描述，对于物理实验的本质学习不够深入.利用物理实验作为载体，组织实验探究活动，为学生创设实验环境，使其产生认知冲突，提出合理猜想，辅助教师完成实验设计，相互交流实验原理，达到深刻学习的目的，提高学生的探究能力.

1 学生提出问题能力培养

1.1 利用故事激发学生提问热情

物理学家对于知识的探索精神值得敬仰，在物理课堂上，教师可以适当引入故事，激发学生提问热情.比如“磁生电”内容讲解阶段，为了帮助学生对于磁生电现象有深入了解，可以将科拉顿趣味实验故事引入课堂：他在螺旋线圈内部插入磁铁，对于电流计进行观察，判断线圈内部是否产生电流，为了控制磁铁的进出环节对于电流计产生影响，他在螺旋线圈上连接灵敏电流计，并放置在其他房间，实验过程他跑来跑去，但是始终没有观察到灵敏电流计的示数.科拉顿实验是众所周知的，此时学生脑海当中可能产生疑问“是不是科拉顿发生了电磁感应现象？”笔者及时给出解释，因为他跑得太慢，只有电流计向磁铁插入瞬间才会产生示数，所以他在跑的过程当中失去了观察的机会.这一故事的引入，学生对于科学家探索知识的过程更加深刻了解，还能产生提问的欲望，达到理解物理知识学习目标.

1.2 创设实验情境辅助学生提问

初中生的好奇心强，教师可借此创设情境，鼓励学生提问.比如“杠杆平衡条件”研究过程当中，笔者为学生播放微课，将质量不同的石块在木板两侧固定，学生可以看到实验现象：质量大的一侧下沉，质量小的一侧翘起.之后移动石块位置，直到让大小石块保持平衡状态.不同的实验现象本质区别为将跷跷板的中心改变，让质量不同的石块能够在木板上保持平衡.因为视频画面直观，实验现象明显，有助于学生提出问题.

再如物理课堂上，为了帮助学生掌握声音响度的影响因素为振幅，笔者创设如下情境：演示用手敲击桌面，学生虽然能够听到声音，但是肉眼难以判断桌面振动发生与否，此时，告知学生桌面未振动，代表该物体无振幅.在此情境之下，学生会产生疑问.随后笔者在桌面上放置纸屑，重新敲击桌面，学生可观察纸屑跳动，两次矛盾情境的创设，学生可以通过实验现象，在课堂学习过程当中产生疑问.

2 学生猜想假设能力培养

2.1 操作器材，学会猜想

物理实验课堂上，教师应该充分利用实验资源，为学生创造实验机会，操作实验器材，观察实验现象，拉近学生和实验之间的距离，调动其参与实验的兴趣，在操作实验器材过程当中，展开猜想，加深学习印象.

例如“弹性势能影响因素”讨论过程当中，笔者要求学生在生活当中收集不同类型的弹簧，在其弹性范围的允许空间之内，通过用手拉的方式，近距离接触和观察实验器材，对于其弹性势能影响因素展开猜想.

对于“凸透镜成像规律”进行研究，笔者将照相机带入课堂，讲解照相机、投影仪成像原理以后，让学生指出照相机、投影仪凸透镜位置，通过实物观察，学习物理知识：利用生活经验，学生可以了解照相机在胶片上成像，投影仪在屏幕上呈现，进而猜想凸透镜成像规律.

2.2 科学思维，合理猜想

实验课堂学生猜想的提出离不开教师的引导，需要教师鼓励学生利用原有知识经验，通过观察和对比，运用科学的推理方式，让猜想能够更加合理.具体而言，方法如下：

第一，归纳法.对于物理对象进行研究，可以根据对象特殊性对于一类对象相同属性进行研究.指导学生利用该方法展开猜想，重点在于寻找待分析对象的共性.比如敲击鼓面其可通过振动发声，手拉皮筋也可振动发声，如此猜想所有物体都可以通过振动方式发声.

第二，对比法.选择两个或两个以上研究对象，保持其他条件不变，将两个事物相互对比提出猜想.如条件相同环境之下，对于一滴酒精、一滴平铺酒精的蒸发速度进行观察，判断液体形状变化对于其蒸发速度的影响.

第三，推理法.该方法的运用需要学生具备知识经验，根据已有研究成果，对于这内容进行判断，总结结论.比如通电导体会产生热量，学生结合已经掌握的电流知识，能够知道由于电流做功导致导体发热.利用W=UIt和U=IR等公式，可以推导W=I2Rt.按照最终公式当中出现的物理量作为猜想切入点，带领学生展开合理猜想.

3 学生实验设计能力培养

实验设计有两个环节，先确定实验步骤，后选择实验器材.实验设计以后，教师还需要对学生实验过程遇到的困难进行预想，充分考虑突发情况，对于实验器材进行合理选择，确认实验方法.

选择控制变量法，因为物理实验过程探究对象可能和不同的物理因素相关，所以为了准确判断实验对象、物理因素现在的关联，要将其中一个因素改变，保持其他对象不变，对于研究对象发生变化进行分析.比如对于压力作用效果进行探究，可以保持压力大小不变，分析受力面积；还可以保持受力面积不变，分析压力大小；探究滑动摩擦力大小影响因素，可以保持压力大小不变，分析接触面的粗糙程度，或者保持粗糙程度相同，判断压力大小.

选择替代法完成实验设计，需要突出替代等效性.利用等效物体对于研究对象进行替代，常规情况之下，难以直接测量物理量都可在不影响实验效果前提下选择等效物进行替代.比如电路知识的学习，可以选择合适电阻进行等效替换，不影响电路研究结果.

选择转换法也是物理实验的重要方法之一，通常而言，物理量测量可能受到测量物体本身因素的影响，难以直接测量.比如音叉振动实验可以转换为乒乓球弹跳；电磁铁磁性的强弱实验可以转化为用电磁铁吸引大头针，根据对大头针吸引数量判断；加强大小实验的探究，可以利用人手击细沙，根据人产生的疼痛感和细沙凹陷程度进行判断；分子运动实验的探究，可以根据转化为墨水扩散实验.

4 学生观察操作能力培养

实验探究环节，需要教师注重学生观察能力、动手能力的培养，使其在实验过程中能够精准选择实验器材，检验学生对知识的掌握情况，培养其观察和操作能力.

4.1 多次观察

实验演示过程，教师需要逐渐将实验步骤增加，或者将观察次数增加，为学生预留思考空间，使其能够对实验现象进行分析，得到结论.比如凸透镜成像规律的研究阶段，学生掌握凸透镜具备汇聚作用之后，需要教师提前准备实验器材，让仪器中心所处相同水平面，先将蜡烛远离凸透镜，后将蜡烛靠近凸透镜，让两次成像有明显区别，之后缩短蜡烛、透镜距离.注意指导学生观察物体透镜距离变化，并提出相关问题，提示学生仔细观察，培养其观察能力.

4.2 细节观察

学生观察习惯的形成也十分重要.教师可为学生预留课后观察问题，在生活中的现象，要求学生观察学习，达到巩固知识目的.比如“物态变化”内容学习，可以为学生留观察作业，使其能够对生活当中物态变化有更深刻地认识.可以观察河面冰融化成水；冬季水面结冰；夏季洗的衣服晒干；灯泡钨丝发黑等，用生活中的物理现象，培养学生仔细观察的习惯.

4.3 器材转化

物理实验阶段，演示实验十分重要，也是学生对于现象观察的重点.演示过程可以适当将实验器材转变，选择生活当中的文具用品、生活用品，通过简单制作，变为实验装置，为学生展示物理实验.在此阶段，还可鼓励学生积极发言，思考实验装置的组装方法.比如研究“浮力大小和体积之间关系”，教师可准备橡皮泥，为每个学生准备质量相同橡皮泥，通过橡皮泥形状的改变，对于物体体积大小和浮力关系展开探究.在研究“二力平衡”条件的时候，教材当中给出的实验为水平面上放着一辆小车，并在其两侧放有托盘，将砝码加入到托盘内，对于二力平衡所需条件进行探讨.教师可以转变教材当中的实验方式，选择绳索辅助实验探究，要求学生站在绳子两侧，同时用力拉，保持绳子位置水平.如果两名学生用力方向相反，绳子会被拉直，用力大小不相等，那么学生就会被拉走.将实验器材转变，通过学生操作，其对于二力平衡条件有更深刻地了解.

5 学生分析结论能力培养

如果实验目的是对某类现象进行验证，通常会利用归纳、推理以及对比方法.在实验现象的结论分析方面，需要教师引领学生透过物理现象发现问题.比如“对于摩擦力大小影响因素”进行分析，通常会利用归纳方法，总结实验现象当中存在的问题.实验过程，选择控制变量这种方法，利于学生观察现象，提出问题.在实验之前，准备小车、斜面等材料，要求小车从相同高度、初速度为0状态下滑，当小车行走到水平位置的时候，可以选择光滑桌面、细沙等辅助实验.观察实验现象，总结出结论“小车、斜面、高度、初速度等均相同，小车水平接触面不同，在下滑过程行走的水平距离也各不相同”.由实验条件和实验现象可以总结出“接触面粗糙程度能够影响滑动摩擦力大小”.

综上分析，初中物理实验课堂，教学过程为了培养学生科学探究能力，需要从提问、猜想、设计、观察、分析、交流等能力的培养入手.在教师的引领下从生活中的问题入手，让学生产生认知冲突，创设情境，辅助其提出合理猜想，师生共同整理实验思路，提出合理假设，制定实验计划，让学生在实验阶段互动交流，对于实验现象全面分析，通过合作学习解决问题，提高其科学探究能力.